Kontribusi Genetika Tanaman Kakao (Theobroma cacao L.)

Gambar 1: Tanaman Kakao (Foto sumber: Paparan Presentasi pada Acara FS 3 oleh Reflinur, Peneliti BRIN).

Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan tanaman penting secara ekonomi sebagai sumber industri cokelat untuk produksi permen cokelat dan mentega kakao. Kelompok varietas kakao yang terkenal yaitu: Criollo (kacang kualitas terbaik, peka terhadap penyakit), Forastero (lebih kuat dan tahan terhadap beberapa penyakit) dan Trinitario (hibrida antara Criollo dan Forastero). Ketiga varietas tersebut merupakan sumber plasma nutfah penting untuk program pemuliaan kakao. Hal ini diungkapkan Peneliti Pusat Riset Rekayasa Genetika (PRGG) Organisasi Riset Hayati dan Lingkungan Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Reflinur, SP., Ph.D., saat menjadi pembicara pada acara Friday Scientific Sharing Seminar Series (FS) 17, pada Jumat (12/5).

Dalam paparan materinya berjudul Whole chloroplas genome sequencing in cacao, menjelaskan ketiga varietas tersebut umumnya digunakan oleh para industri coklat baik itu untuk coklat maupun cocoa butter. Dalam budidayanya kakao criollo, forastero, dan trinitario, masing-masing ada kelebihan dan kekurangannya. Namun untuk yang kualitas kelompok ini bijinya paling bagus, kelemahannya tidak tahan terhadap berbagai organisme penyubur tanaman. Sedangkan dari segi aroma lebih bagus dan nilai jualnya lebih tinggi. Jenis criollo dan trinitario memiliki ketahanan terhadap beberapa penyakit di tanaman cacao. Trinitario merupakan hybrid dari jenis Criollo dan Forastario.

Kelompok varietas criollo dan trinitario disebut juga Fine Cacao/ Cacao Mulia. Sedangkan yang Forastero lebih dikenal di Indonesia disebut kakao lindak/bulk. Jadi dengan adanya variasi dari 3 varietas grup ini merupakan aset SDG kakao yang sangat bernilai. Kontribusi kedepannya bisa dijadikan referensi, terutama untuk bidang pemuliaan tanaman perkebunan dalam perbaikan varietas khususnya untuk komoditas coklat.

Memahami struktur global genom kloroplas kakao memainkan peran penting dalam menjelaskan hubungan filogenetik dan identifikasi kultivar. Kloroplas adalah pusat metabolisme aktif yang mengkodekan banyak protein kunci yang terlibat dalam fotosintesis dan proses metabolisme lainnya. Genom kloroplas pada banyak embriofit dicirikan oleh sebuah molekul DNA sirkular dengan panjang mulai dari 120 kb hingga 160 kb dan berisi dua salinan pengulangan terbalik (IR) yang dipisahkan oleh wilayah salinan tunggal besar (LSC) dan wilayah salinan tunggal kecil (SSC).

Gambar 2: Circular map of cacao chloroplast genome (Foto sumber: Paparan Presentasi pada acara FS 3 oleh Reflinur., Peneliti BRIN).

Reflinur lebih lanjut menjelaskan dengan kemajuan teknologi NGS membuat proses pengurutan kloroplas kakao dari total DNA lebih efektif dan efisien karena beberapa keunggulan, seperti menerapkan teknologi canggih (high throughput), lebih menghemat waktu, dan biaya yang rendah.

Status sekuens kloroplas saat ini di coklat merupakan dua urutan genom DNA kloroplas (cp) lengkap, termasuk genotipe Scavina-6 dan genotipe yang tidak diketahui asalnya tersedia untuk umum. Sebagai penerapan pendekatan ultra-barcoding (UBC) untuk sembilan genotipe T. cacao da individu dari spesies terkait T. grandiflorum yang semua genotipe dipandang unik, dan Pemanfaatan indels dan salah satu transversi terletak pada DNA kloroplas trnH-psbA spacer wilayah kakao dapat membedakan individu dengan lainnya dalam sistem penanda.

Penelitian genom kakao ini bertujuan untuk memahami struktur global kloroplas genom dalam dua genotipe kakao, DR-1 dan Sca-12. Selain itu untuk melakukan analisis filogenetik genotipe coklat dan mengembangkan penanda barcode DNA menggunakan sekuen/ pengurutan kloroplas kakao.

Beberapa metode digunakan yaitu pengurutan DNA, pencatatan dan analisis Genom, analisis phylogenetik, dan pengembangan marka barcode berbasis indel. Hasil riset kakao melalui rekayasa genetik kali ini dapat dianalisa yaitu sebagai peta kloroplas kakao ari dua genotipe berhasil dikembangkan dengan ukuran 160.619 bp dan 160.649 bp.

Pencatatan gen terungkap bahwa genom kloroplas tanaman kakao mengandung 112 gen, terdiri 78 gen pengkodean protein, 30 gen tRNA, dan empat gen rRNA., Analisis filogenetik yang dibangun dari pengurutan genom kloroplas kakao berhasil yang terbagi 12 genotipe coklat. Berdasarkan kelompok varietas (jenis curah dan halus) yang menunjukkan kegunaan urutan kloroplas kakao untuk mengkonstruksi pohon filogenetik. Menggunakan program REPuter, telah mengidentifikasi 18-19 urutan berulang serta tiga pengulangan struktur dalam coklat.

Tiga penanda barcode DNA berbasis indel telah dikembangkan menggunakan polimorfik yang terletak di trnA UGC - rrn23, trnK-UUU - rps16, dan wilayah rps16intron. Dan Theca_indel03, berhasil membedakan lima genotipe coklat berdasarkan kelompok varietasnya.

Hasil penelitiannya ini telah dipublikasi dalam Emirat Journal of Food & Agriculture. Vol.35, Issue 3, March 2023. Secara keseluruhan, hasil yang disajikan dalam penelitian ini mengungkapkan keragaman sekuen kloroplas pada kakao tersebut, dapat diterapkan untuk membuat pohon filogenetik serta mendesain tanda kode DNA, ujarnya. (sh/sumber: reflinur, Peneliti BRIN)